Qual a pressão necessária para transformar carvão em diamante?
Na verdade, a conversão de grafite em diamante exige um pouquinho de energia (o ΔH da reação é de meros 0,45kcal/mol), mas as condições de transformação são bem difíceis de manter: algo em torno de 50000 atm a 800o C, para uma transformação lenta, ou temperaturas e pressões ainda mais altas, para transformações rápidas ...
Os diamantes são considerados o tesouro mais antigo do mundo, tendo-se formado há mais de 3,3 mil milhões de anos, 200 km abaixo da superfície da Terra. Sob condições de calor intenso (900 a 1.300 graus Celsius) e pressão (entre 45 e 60 quilobares), os átomos de carbono cristalizam, formando diamantes.
A estrutura do carvão (ou da grafite - carvão calcinado) é desalinhada e desorganizada, enquanto que a do diamante é alinhada e simétrica. Quando o carvão é submetido a pressões muito altas durante um tempo bastante longo, de milhões de anos, surgem os diamantes.
Quanto tempo leva para o carvão se tornar diamante?
O processo de formação do diamante ocorre ao longo de milhões (ou mesmo milhares de milhões) de anos na rocha fundida do manto terrestre, onde se encontram as quantidades certas de pressão e calor para transformar o carbono em diamante.
Leva 1 bilhão a 3,3 bilhões de anos para se formar (25% a 75% da idade da Terra). Pesquisa anterior realizada por cientistas de Livermore mostrou que o diamante derrete a uma pressão de cerca de 6 milhões de atm's e 7,7 mil °C.
É Possível transformar carvão em Diamante? - Fatos Responde
Quanta pressão é necessária para transformar carvão em diamante?
Na verdade, a conversão de grafite em diamante exige um pouquinho de energia (o ΔH da reação é de meros 0,45kcal/mol), mas as condições de transformação são bem difíceis de manter: algo em torno de 50000 atm a 800o C, para uma transformação lenta, ou temperaturas e pressões ainda mais altas, para transformações rápidas ...
Também é importante lembrar que, em meio à busca por materiais ainda mais fortes que o diamante, há um mineral candidato ao posto. A lonsdaleíta figura como uma das opções consideradas. Assim como o diamante, ela apresenta átomos de carbono em sua composição.
Os diamantes foram sintetizados empregando a técnica de altas pressões, entre 5,0 e 6,0 GPa, e temperaturas da ordem de 1700 K a partir de grafite, e usando catalisador de NiMn.
Considerada pelo Guinness, livro de recordes, o mineral mais raro do mundo, a Painite foi descoberta na Birmânia em 1951, pelo gemólogo britânico Arthur Charles Davy Pain. Apesar de recentemente Myanmar ter começado a produzir Painite em algumas minas, existem apenas cerca de 1.000 gemas desse tipo no mundo.
Obtenção das formas alotrópicas do carbono: Se aquecermos um diamante até 1800 °C na presença de oxigênio, ele se transforma lentamente em grafite. Mas se for feito o contrário, aplicando-se enorme pressão sobre pequenas quantidades de grafite, surge o diamante (a natureza é responsável por este processo).
Os diamantes são obtidos sob altíssimas pressões a partir do magma presente no interior da Terra (bem abaixo da crosta). Foram necessários vários séculos para que camadas de magma fossem sendo depositadas umas sobre as outras, acarretando em forte pressão. O magma foi sendo comprimido até se petrificar.
Apesar de serem extremamente diferentes entre si, o carvão e o diamante são feitos do mesmo elemento: o carbono. Isso acontece por conta de um fenômeno chamado alotropia, que consiste na formação de mais de uma substância simples com apenas um tipo de elemento químico.
O diamante é uma forma alotrópica do carbono, de fórmula química C. É a forma termodinamicamente estável do carbono em pressões acima de 60 Kbar. Comercializados como gemas preciosas, os diamantes possuem um alto valor agregado.
A comparação entre diamante e carvão é muito comum, talvez você já tenha ouvido a respeito. Em suma, o diamante nada mais é que carvão sob alta pressão, durante um longo período. Em sua estrutura molecular são praticamente o mesmo, tudo é carbono.
Os átomos de carbono em diamantes, por outro lado, têm fortes ligações em três dimensões. Em diamantes, os átomos estão muito embalados e cada átomo está conectado a outros quatro átomos de carbono, dando-lhe uma estrutura muito forte e rígida em três dimensões.
A formação de um diamante leva alguns milhões (até bilhões) de anos, num processo de resfriamento do magma e de formação da crosta terrestre. Calcula-se que a primeira erupção que fez surgir os diamantes ocorreu há 2,5 bilhões de anos e a mais recente há 45 milhões de anos.
Tanzanita: A tanzanita é conhecida por ser 1000 vezes mais rara do que o diamante. E, de fato, ela merece esse título, já que o mineral é exclusivamente encontrado no sopé do Monte Kilimanjaro, em quantidades limitadas.
Há diamantes azuis, verdes, laranjas e incolores, mas, o mais desejado é o diamante cor de rosa (Figura 1). Até seu fechamento em 2020, a mina de Argyle (situada numa região remota da Austrália Ocidental) era responsável por 90% do suprimento mundial dos diamantes cor de rosa!
De forma geral, se compararmos apenas o peso, um diamante de alta qualidade pode, de fato, ser mais valioso do que a mesma quantidade de ouro. No entanto, o ouro tem uma liquidez mais alta; ele pode ser vendido mais facilmente e tem um preço mais padronizado globalmente.
Um paradigma predominante é que os diamantes só podem ser cultivados usando catalisadores de metal líquido na faixa de pressão de gigapascals (GPa) - normalmente de 5 a 6 GPa, onde 1 GPa é cerca de 10.000 atmosferas - e na faixa de temperatura de 1300 a 1600 °C.
A técnica começa com uma película formada por uma camada de grafite recoberta com uma folha de vidro. Quando essa película é exposta aos pulsos ultrarrápidos de um laser, o grafite é convertido instantaneamente em um plasma ionizado, criando uma pressão para baixo.
O método mais tradicional para fazer diamante em laboratório é chamado de HPHT, a sigla em inglês para alta pressão e alta temperatura. Como cerca de 99,95% dos diamantes naturais são feitos de carbono, a ideia é colocar um material feito de carbono sob alta pressão e temperatura.
O talco é o mineral de menor dureza da escala. Por isso, pode ser riscado por qualquer um dos demais. Já o diamante é o mais duro. Sendo assim, risca todos os outros minerais e não pode ser riscado por nenhum deles, apenas por outro diamante.
A maioria dos metais não quebra um diamante, mas pode riscá-lo. Embora um martelo de aço possa quebrar um diamante, ele não causará arranhões facilmente. Isso porque os diamantes são duráveis, mas têm baixa tenacidade. Ou seja, a força bruta em um ponto suave pode quebrar completamente ou esmagar um diamante.
Os diamantes podem durar para sempre, mas isso não significa que precisem de eras para se formar. As gemas geralmente são criadas depois que o carbono é esmagado e aquecido bem abaixo da superfície da Terra ao longo de bilhões de anos – o que torna essas pedras preciosas tão cobiçadas.
